投料控制装置及控制方法与流程

1.本发明涉及化工投料技术领域，特别涉及一种自动感应式的可应用于投料时逸尘捕集的投料控制装置及控制方法。


背景技术：

2.目前，化工行业粉料投料作业自动化水平不高，普遍存在人工投料的作业岗位，固体粉末投料过程瞬间反扑粉尘浓度较大，是粉尘浓度超标隐患整改的重点环节。企业在职业卫生隐患排查整改过程中，采取了相应的整改措施，但未取得预期效果，存在的问题或技术难点如下：1)作业工人个体粉尘暴露浓度取决于现场粉尘浓度和工人操作方式，其中现场粉料作业点非密闭情况较多，导致局部粉尘浓度较高；2)已采取密封装置(例如三面围挡结构)的作业点，漏粉情况普遍，二次扬尘导致工人个体暴露浓度高；粉料投料为间歇投料，粉尘捕集排风系统因能耗问题常处于关闭状态，也会导致工人个体粉尘暴露浓度超标；3)常规排风系统一般为定风量，当投料口面积变大时，粉尘的控制速度减小，控制距离变短，粉尘逸散量增多。投料过程存在的以上问题均大大增加了作业工人罹患职业病风险。
3.现有技术中，例如中国专利申请cn107386058a提供一种岩沥青投料装置及投料系统，属于岩沥青施工技术领域。其包括风送动力模块、进料模块、送料管道、收集与计量模块、电气控制模块；风送动力模块与进料模块连接,风送动力模块用于给进料模块输送风力；送料管道的一端与进料模块连接,另一端与收集与计量模块连接；电气控制模块分别与风送动力模块、进料模块以及收集与计量模块电连接，电气控制模块用于控制风送动力模块、进料模块以及收集与计量模块的开启或关闭。该投料系统具有上述的岩沥青投料装置。
4.类似上述现有的投料装置和投料系统不能根据投料浓度的变化控制风量，无法解决间歇投料带来的隐患以及能耗问题。因此，亟需一种自动感应式的可应用于投料时逸尘捕集的投料控制装置及控制方法，从而解决现有技术中的上述问题。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种自动感应式的可应用于投料时逸尘捕集的投料控制装置及控制方法，不仅提供了粉尘环境的相对密闭的空间，同时可根据不同粉尘浓度调节风机风量。
7.为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种投料控制装置，包括：密封投料单元，其整体为一密闭空间，该密闭空间下部与反应釜管路连接，投料端面上设有面积可调的投料口以及感应装置；粉尘捕集单元，其通过投料端面的对侧面与密封投料单元连通，用于捕集逸散的粉尘；净化单元，其包括除尘器、变频风机以及风量调节阀；净化单元接收来自粉尘捕集单元的粉尘并根据计算获取的风量控制变频风机运行、完成除尘净化。
8.进一步，上述技术方案中，感应装置可以选择红外探测器。
9.进一步，上述技术方案中，投料口可通过限位开关控制上下式提拉门的开启程度。限位开关可包括：第一限位开关，其当红外探测器感应到作业人员接近投料口准备投料时，通过微电脑芯片自动控制提拉门上移至该第一限位开关位置处停止；第二限位开关，其当需要增加投料口面积时，由作业人员手动调节提拉门至第二限位开关位置处停止。
10.进一步，上述技术方案中，微电脑芯片包括：控制识别单元，其用于控制红外探测器的发射单元发射红外线，并接收、识别来自红外探测器接收单元的经放大和模数转换的数字信号；开启控制单元，其用于自动控制提拉门上移至该第一限位开关位置处停止。微电脑芯片还可包括：数据获取单元，其用于获取提拉门在所述第一限位开关位置和/或第二限位开关位置处时的开合高度；计算单元，其用于通过获取的开合高度数据计算粉尘捕集单元所需风量f，并将风量f值换算出相应的变频风机的输出频率。
11.进一步，上述技术方案中，风量f的计算公式为：f＝0.75(10x2 l*h)*3600；其中，x为所述提拉门到落料中心点距离；l为所述提拉门开合长度；h为所述提拉门开合高度。
12.进一步，上述技术方案中，微电脑芯片还可包括：程序控制器，其用于根据计算单元计算得到的变频风机的输出频率通过驱动电路驱动变频风机运行从而完成除尘净化。
13.进一步，上述技术方案中，粉尘捕集单元包括：捕集罩，其为一侧端面为方形、另一侧端面为圆形的方圆罩；第一风量调节阀，其设置在捕集罩与净化单元之间的风管管路上。
14.进一步，上述技术方案中，净化单元中的除尘器与变频风机之间的管路上设有第二风量调节阀。
15.为实现上述目的，根据本发明的第二方面，本发明提供了一种投料控制方法，包括如下步骤：通过感应待投料的作业人员将投料口的提拉门打开至第一限位位置；通过净化单元中的变频风机驱动将投料后捕集到的逸散粉尘进行净化处理，净化单元根据计算获取的风量控制变频风机运行、完成除尘净化。
16.进一步，上述技术方案中，当需要增加投料口面积时，由作业人员手动调节提拉门至第二限位位置。
17.进一步，上述技术方案中，还包括：获取提拉门在第一限位位置和/或第二限位位置处时的开合高度；通过获取的开合高度数据计算粉尘捕集所需风量f，并将风量f值换算出相应的变频风机的输出频率。
18.进一步，上述技术方案中，当作业人员离开感应区域时，反应时间延迟2至5分钟；作业人员在该延迟时间内返回，变频风机继续运行；作业人员在该延迟时间内未返回，则变频风机自动停止。
19.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.1)本发明的红外感应式自动开关投料口，可减少人工操作，提高了工作效率；
21.2)投料口的高度既能红外感应自动控制，又能人工控制，且均能被系统识别，可最大条件地适应现场工况需要；
22.3)本发明的投料控制装置提高了粉尘捕集效率，且除尘系统的排风量根据投料门开合角度(或高度)进行变风量调节，既实现了环保节能，又保证粉尘控制效果。
23.上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优
点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
24.图1是本发明投料控制装置的组成及各单元连接示意图。
25.图2是本发明投料控制装置的系统示意图。
26.图3是本发明投料控制装置的系统中微电脑芯片的控制线路示意图。
27.主要附图标记说明：
28.1-密封投料单元，11-密封房，12-上下式提拉门，13-红外探测器，130-感应窗口，131-发射单元，132-接收单元，14-第一限位开关，15-第二限位开关，16-落料漏斗，17-反应釜管路；
29.2-粉尘捕集单元，21-捕集罩，22-第一风量调节阀；
30.3-净化单元，31-除尘器，32-第二风量调节阀，33-变频风机，330-驱动电路，34-净气出口，340-排风系统；
31.100-微电脑芯片，101-放大器，102-第一数模转换器，103-控制识别单元，104-开启控制单元，105-数据获取单元，106-计算单元，107-程序控制器，120-手动控制器，121-数值传感器，122-第二模数转换器。
具体实施方式
32.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
33.除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
34.在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
35.在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
36.实施例1
37.如图1所示，本发明实施例1的投料控制装置，包括密封投料单元1、粉尘捕集单元2以及净化单元3。其中，密封投料单元1的整体为一密闭空间，即密封房11，密封房11下部与反应釜管路17连接，投料端面上设有面积可调的投料口以及感应装置，投料口设有上下式提拉门12，感应装置可以是红外探测器13。粉尘捕集单元2通过投料端面的对侧面(即上下式提拉门12的对侧面)与密封投料单元1的密封房11连通，用于捕集在密封房11内的逸散的
粉尘。粉尘捕集单元2进一步包括捕集罩21和第一风量调节阀22，捕集罩可以设计成方圆罩，方圆罩与密封房11连通的一侧端面为方形、另一侧与管路连接的端面为圆形。第一风量调节阀22设置在捕集罩21与净化单元3之间的风管管路上，第一风量调节阀22可采用单叶调节阀、多叶调节阀、恒流量调节阀等。净化单元3包括除尘器31、第二风量调节阀32以及变频风机33，净化单元3接收来自粉尘捕集单元的粉尘并根据计算获取的风量控制变频风机33的运行并最终完成除尘净化。
38.进一步如图1所示，投料口通过限位开关控制上下式提拉门的开启程度。限位开关包括第一限位开关14。其中，第一限位开关14的作用是当红外探测器13感应到作业人员接近投料口准备投料时，通过微电脑芯片100自动控制提拉门上移至该第一限位开关位置处停止。
39.进一步如图2所示，微电脑芯片具体包括控制识别单元103、开启控制单元104、数据获取单元105和计算单元106。控制识别单元103用于控制红外探测器13的发射单元131发射红外线，并接收、识别来自红外探测器接收单元132的经放大器101放大和第一模数转换器102转换的数字信号。开启控制单元104接收到感应信号后自动控制提拉门12上移至该第一限位开关位置处停止。此时，数据获取单元105获取提拉门12在第一限位开关位置处时的开合高度。计算单元106通过获取的第一限位开关位置处时的提拉门开合高度数据，计算粉尘捕集单元所需风量f，并将风量f值换算出相应的变频风机的输出频率。微电脑芯片还包括程序控制器107，其用于根据计算单元106计算得到的变频风机33的输出频率通过驱动电路330驱动变频风机33运行从而完成除尘净化。具体地，在常规条件下，保证距离投料口附近25cm范围内粉尘控制速度在0.5
±
0.1m/s，微电脑芯片100通过投料口的开启面积，经过排风量理论计算和实验数据修正，确定变频风机33的输出风量范围和风机频率范围，驱动电路330接通，从而启动变频风机33。
40.进一步地，风量f的计算公式为：f＝0.75(10x2 l*h)*3600；其中，x为提拉门12到落料中心点距离；l为提拉门12的开合长度；h为提拉门开合高度。v
控制
为落料点的控制风速，一般取0.3～0.5m/s(可选择前述粉尘控制速度0.5
±
0.1m/s)，实际工况下，需要进行调试，保证物料损耗率小于5％。提拉门12的开合长度l与提拉门12到落料中心点距离x均为定值，依据上述公式，则粉尘捕集单元2所需风量f与提拉门12的开合高度h成正比。当提拉门12自动启动，根据提拉门开合高度h可计算出风量f值，根据变频风机厂家提供的风机变工况运行特性曲线图，风量f值与风机频率有对应曲线关系。微电脑芯片100获得相应频率，控制变频风机33即可确定粉尘捕集单元2所需风量，通过驱动电路330驱动变频风机33完成除尘，并从净气出口34进入排风系统340。优选而非限制性地，净化单元3中的除尘器31与变频风机33之间的管路上设有第二风量调节阀32。第二风量调节阀32也可采用单叶调节阀、多叶调节阀、恒流量调节阀等。
41.进一步地，净化单元3中的除尘器31包含过滤元件、压缩空气喷吹系统、脉冲反吹控制器及电控柜等。
42.实施例2
43.本发明实施例2的投料控制装置也包括密封投料单元1、粉尘捕集单元2以及净化单元3。进一步如图1所示，实施例2在实施例1的基础上，限位开关除第一限位开关14外，还包括第二限位开关15。第一限位开关14的作用是当红外探测器13感应到作业人员接近投料
口准备投料时，通过微电脑芯片100自动控制提拉门上移至该第一限位开关位置处停止。第二限位开关15的作用是当需要增加投料口面积时，可由作业人员手动调节提拉门至第二限位开关位置处停止。
44.在实施例2中，除实施例1中控制提拉门开启、获取数据以及计算并根据风量f的数据转换为风机频率并驱动风机的流程外，由于增加了第二限位开关15，数据获取单元105可获取提拉门在第一限位开关位置和/或第二限位开关位置处时的开合高度。进一步如图1所示，手动控制器120可通过电动或气动装置、齿条等结构控制上下式提拉门12的开合高度，可将提拉门手动调节到第二限位开关位置，开启高度的数字信息通过数值传感器121和第二模数转换器122也传入到微电脑芯片100。即在特殊工况情况下，或者作业人员高度超出预定范围，需要增大投料门面积，作业人员可通过手动调整上下式提拉门12的开合高度，其开合高度信息通过数值传感器121经过模数转换后输入到微电脑芯片100。与实施例1相同，微电脑芯片100获取数据后，通过计算单元106的计算，最后将所需变频风机33的频率值输出给变频风机，通过驱动电路330启动排风系统进行除尘。
45.实施例3
46.实施例3为控制方法实施例。作业人员陆续将袋装粉料投料，期间更换物料袋变频风机运行保持时间可设定在2～5min，以保证作业连续性。物料在密封房11内落入落料漏斗16进入反应釜，逸散粉尘由捕集罩21进行收集，通过风管收集到除尘器31内进行过滤，按照环保要求，过滤达标后排放。当整个投料过程结束后，作业人员离开操作位时间超出设定时间后，变频风机33自动停止，提拉门12落下，最大限度的满足粉尘捕集效果，避免投料周边二次扬尘。
47.本发明的实施例3的投料控制方法，具体包括如下步骤：首先，红外探测器13感应到待投料的作业人员后，将投料口的提拉门12打开至第一限位位置14；优选而非限制性地，当需要增加投料口面积时，可由作业人员手动调节提拉门12至第二限位位置15。然后，无论提拉门12开启至第一限位位置14还是第二限位位置15，微电脑芯片100的数据获取单元105可获取提拉门12在第一限位位置14和/或第二限位位置15处时的开合高度。计算单元106通过获取的开合高度数据计算粉尘捕集所需风量f，并将所述风量f值换算出相应的变频风机的输出频率。最后，通过净化单元3中的变频风机33驱动将投料后捕集到的逸散粉尘进行净化处理，净化单元根据计算获取的风量控制变频风机33运行、完成除尘净化。
48.进一步地，风量f的计算公式为：f＝0.75(10x2 l*h)*3600；其中，x为提拉门到落料中心点距离，l为提拉门开合长度(x和l值均为定值)；h为提拉门开合高度。
49.如前所述，当投料的作业人员离开感应区域时，反应时间可设置延迟2至5分钟。当作业人员在该延迟时间内返回，变频风机继续运行；而当作业人员在该延迟时间内未返回，变频风机自动停止。延迟设置如图3所示，红外探测器触发后通过线路1(图3中的实线线路)传递信号给微电脑芯片100，微电脑芯片100通过获取的上下式提拉门的开合高度信息，计算出风量f传入微电脑芯片b，微电脑芯片b经计算获得并最终转换为相应风机频率，控制变频风机33即可确定粉尘捕集单元2所需风量，通过驱动电路330完成除尘。期间更换物料袋时，作业人员会暂时离开红外区域，此时红外感应区域将未响应信号通过线路2(图3中虚线线路)传递给微电脑芯片100，微电脑芯片100反应时间延迟2～5min，之后如果作业人员返回，红外探测器触发后再次通过线路1传递信号给微电脑芯片100进行程序启动；如果作业
人员未返回，说明投料工作已结束，微电脑芯片100切断信号传递，变频风机33自动停止。
50.本发明的红外感应式自动开关投料口，可减少人工操作，提高了工作效率；投料门高度既能红外感应控制，又能人工控制，且均能被系统识别，最大条件的适应了现场工况需要；本发明的投料控制装置提高了粉尘捕集效率，且除尘系统的排风量根据投料门开合角度(或高度)进行变风量调节，既实现了环保节能，又保证粉尘控制效果。
51.对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。